CN101767904A - 微生物法处理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水工艺 - Google Patents

微生物法处理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水工艺 Download PDF

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丁德馨
王清良
胡鄂明
张国奇
阳奕汉
蒋小辉
徐屹群
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Xinjiang Cnnc Tianshan Uranium Industry Co Ltd 737 Factory
Nanhua University
University of South China
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Xinjiang Cnnc Tianshan Uranium Industry Co Ltd 737 Factory
University of South China
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Abstract

本发明涉及一种微生物法处理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水工艺。将退役采区污染地下水从抽孔抽出，采用离子交换树脂交换吸附处理铀，调节污水溶液pH值至7左右，清液首先进入DNB生物反应器，利用DNB将溶液中硝酸根降低，硝酸根去除率大于95％；第二步，将降解硝酸根后的溶液通过SRB生物反应器，降解硫酸根和去除重金属离子。处理后的污染地下水硝酸根去除率大于95％，硫酸根去除率为60～70％，重金属离子去除率大于85％。

Description

微生物法处理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水工艺
技术领域
本发明针对酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水主要污染物硝酸根、硫酸根、铀及重金属离子等难治理的特点，提出一种DNB和SRB微生物联合处理新工艺。
背景技术
酸法地浸采铀技术在国内经过近二十年的研究和应用，其生产规模和开采技术得到了迅速发展。我国目前正在生产运行的地浸采铀矿山共有四座，全部为酸法；无试剂浸出(即加CO2和O2)工艺工业应用正在建设中；中性地浸和碱法地浸采铀目前还在试验过程中。国外既有酸法，也有碱法。根据各国铀矿资源的埋藏及矿物成分特点而采取不同工艺。捷克、保加利亚等采用酸法，巴基斯坦、美国采用碱法，而俄罗斯则采用中性或低酸浸出。酸法地浸采铀矿山经过多年生产，生产井场有的已经停产，等待退役，而且今后每隔几年就有新的井场需要退役，停产井场污染地下水的退役治理已成为一个迫在眉睫的问题，污染地下水治理成为制约地浸技术发展的瓶颈，特别是酸法地浸。
由于酸法地浸采铀矿山在生产过程中向含矿含水层注入了大量硫酸，在铀被浸出的同时，其他重金属亦被溶解出来，致使地下水形成了酸、铀以及其它重金属的严重污染(见表1、表2)，污染元素浓度超过十倍、几十倍甚至上百倍。另外，在淋洗工艺中引入了硝酸根，导致地下水中硝酸根超标。对已停产的采区如不及时进行地下水治理，采区的地下水污染水体将在天然流场的驱使下，不断地向四周扩散运移，污染范围逐渐扩大，使周围地下水环境遭到污染破坏。因此，对酸法地浸采铀矿山污染地下水治理，保护周围地下水资源是一项亟待解决的难题。
表1我国某酸法地浸采铀矿山污染地下水成分分析结果，mg.L-1
  成分   pH   SO4 2-  NO3-   U   Cu2+   Pb2+   Zn2+   Cr3+   Mn2+   Fe3+   M*
  采后值   2.1   3570.0  ～600   16.0   0.10   0.37   2.32   0.30   3.72   412.0   6410.0
  本底值   8.02   372.5  0   0.63   0.01   0.05   0.10   0.005   0.05   0.41   389
表2国外某酸法地浸采铀矿山停产后地下水成分分析平均结果，mg.L-1
  成分   pH   SO4 2-   U   Cu2+   Pb2+   Zn2+   Cr3+
  结果   1.8～3.0   3000～17000   3.0～20.0   0.1～0.7   0.12～1.65   5.1～7.2   0.16～5.1
  成分   Al   NO3 -   Cd2+   Fe3+   Mn2+   Se   M-
  结果   1.8～3.0   3000～17000   3.0～20.0   25～1100   15～170   0.05～5.0   7500～21500
M*：矿化度
我国酸法地浸采铀矿山污染下水治理研究始于二十世纪九十年代中期，国家投入了大量经费，相关研究院所进行了多年研究，主要采用物理和化学净化方法治理，如中和沉淀、离子交换、电渗析、反渗透等，虽然取得了一定进展。但由于物理、化学方法成本高、技术尚不完善，企业难以承受，至今尚未找到技术、经济可行的治理方法，已经停产多年的污染采区至今尚未开始治理。
微生物治理研究在我国尚处于起步阶段，用反硝化细菌(DNB)和硫酸盐还原菌(SRB)联合处理的生物治理方法具有其独特优势，不仅DNB可以降解硝酸根，SRB把硫酸根还原，使Cu、Pb、Zn等重金属变为难溶的硫化物，使U、V、Se、Mo等变价元素还原并从水中析出；同时还可以使Al、Cr、Mn等水解元素共沉淀，从而使污染地下水净化，而且费用也比物理、化学方法低，是一项绿色环保型技术。
发明内容
针对酸法地浸采铀退役采区污染地下水中主要污染物为硝酸根、硫酸根和铀、重金属离子等特点，采用DNB和SRB联合治理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水。先采用DNB降解硝酸根，然后采用SRB降解硫酸根，利用SRB的降解产物H2S去除重金属离子，最终达到治理目的。
DNB和SRB联合治理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水技术方案为：将退役采区污染地下水从抽孔抽出，采用离子交换树脂交换吸附处理铀，调节污水溶液pH值至7左右，清液首先进入DNB生物反应器，利用DNB将溶液中硝酸根降低，硝酸根去除率大于95％；第二步，将降解硝酸根后的溶液通过SRB生物反应器，降解硫酸根和去除重金属离子，硫酸根去除率为60～70％，重金属离子去除率大于85％。
方案流程为：污染地下水→吸附处理铀→调节pH值→清液进入DNB生物反应器→进入SRB生物反应器→注入地下含水层。
附图说明
图1DNB和SRB联合治理酸法地浸采铀退役采区污染地下水技术方案流程图。
具体实施方式
退役采区污染地下水的成分特征为：pH值为2左右，主要污染成分有铀、硫酸根、硝酸根以及重金属离子。污染地下水抽出地表后经过离子交换树脂吸附去除回收铀，然后中和H+，调节溶液pH值至7左右，去除部分硫酸根和重金属离子，最后经过DNB和SRB生物反应器联合处理硝酸根和剩余的硫酸根、重金属离子。
某地浸采铀矿山退役采区污染地下水治理前主要污染元素含量为SO4 2-：13～15g.L-1；NO3 -：0.5～0.7g.L-1；U：5～10mg.L-1；Pb2+：0.2～0.5mg.L-1；Zn2+：2～5mg.L-1；Cr3+：0.2～0.5mg.L-1；Mn2+：2～5mg.L-1。采用上述方案对污染地下水进行治理后，硝酸根浓度低于10mg.L-1，去除率大于95％；硫酸根浓度为2～4g.L-1，去除率为60～70％；铀及重金属离子去除率大于85％。
经过本项专利技术的应用，处理后的污染地下水硝酸根去除率大于95％，硫酸根去除率为60～70％，重金属离子去除率大于85％。

Claims (2)

1.微生物法处理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水工艺，其特征在于将退役采区污染地下水从抽孔抽出，采用离子交换树脂交换吸附处理铀，调节污水溶液pH值至7左右，清液首先进入DNB生物反应器，利用DNB将溶液中硝酸根降低；第二步，将降解硝酸根后的溶液通过SRB生物反应器，降解硫酸根和去除重金属离子。
2.根据权利要求1所述的微生物法处理酸法地浸采铀矿山退役采区污染地下水工艺，其特征在于方案流程为：污染地下水→吸附处理铀→调节pH值→清液进入DNB生物反应器→进入SRB生物反应器→注入地下含水层。
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